简介
液体的pH值在许多职业都至关重要。简直一切处理液体的职业都需求pH丈量体系。明显，这关于废水体系和废水厂来说很重要，可是您知道啤酒厂的水在抵达污水体系之前需求具有特别的pH值吗？此规划技巧旨在协助向水处理体系增加高精度阻隔。
本文评论向体系增加高精度阻隔。这关于监测远离体系的水pH值、监测不同的接地电平或在发生错误时维护体系不受高压影响至关重要。
pH值衡量水溶液的酸碱度。它是一个无单位数字，并依据下式界说为氢离子活性的负常用对数：
(1)
纯水的pH值界说为7，而酸的pH值小于7，碱的pH值大于7。依据pH值改动色彩的所谓的指示器一般用于丈量pH值。可是，此丈量值仅仅大略估计值。图1中所示的电路旨在用于评价复合玻璃电极。0至14的pH值规模具有0.5%的精度，而且进行了温度补偿。该电路支撑各种pH传感器，可具有1 MΩ至几GΩ的高阻抗值。
图1. 具有复合电极的pH传感器电路（简化）。
pH电极
pH探针由一个丈量电极和一个参阅电极构成，类似于一块电池。假如将探针浸入测验溶液，则丈量电极依据氢离子活性发生电压。25°C时，单位pH值的典型输出值为59.14 mV。因为与温度具有相关性，此值可增加至70 mV/pH。将此电压与参阅电极进行比较。假如测验溶液为酸性（低pH值），则探针输出端的电位大于0；假如是碱性溶液，则小于0。输出值可运用下式核算：
(2)
其间：
E为探针的输出电压。
E0为规范电极电位（一般为0 V），详细取决于探针。R为普适气体常数。R = 8.31447 J mol−1 K−1。
T表明温度(K)。
n为搬运电子数（或等效数）。F为法拉第常数。F = 96485.34 C mol−1。
pH为不知道溶液的氢离子浓度。pHREF = 7，参阅电极的基准值。
电路
电路的三个首要元件是探针的缓冲器、ADC和具有电压传输功用的阻隔器。挑选缓冲运算放大器AD8603的原因是它具有低功耗、低噪声和极低输入偏置电流。200 fA典型低输入偏置电流可保证因为电流流过探头的内部电阻而发生的压降被最小化。另一个重要元件是ADC，此处用AD7793表明，是具有集成电源和可编程放大器的24位∑-Δ转化器。集成电流源发生流经Pt1000的电流。借此进行在处理器中进行补偿所需的温度丈量。此电流还流经5 kΩ电阻（0.1%容差），由此发生1.05 V基准电压。作为第二个功用，电阻提升了共模电压。通过这种方法及通过挑选基准电压，ADC的输入规模得到充分利用：探针输出±414 mV——最大±490 mV。阻隔器为ADuM5411，即一起供给ADC的SPI接口阻隔的阻隔式DC-DC转化器。
电路特性
为了完结高精度，挑选了典型输入偏置电流为200 fA的运算放大器，这样，在探针阻抗为1 GΩ时，最大失调电压达0.2 mV。这相当于25°C时pH值的差错为0.0037个单位。即便最大输入偏置电流为1 pA，在1 mV时，最大偏置差错也很小。为了不抛弃这个好的开始，主张通过运用维护环、屏蔽及其他不受低电流影响的技能进行适宜的布局丈量。在选定数据速率为16.7 Hz，增益为1时，ADC发生的噪声约为2 µV rms。假如运用13 µV峰峰值噪声进行核算，则pH值的精度为0.00022个单位的pH值。假如将放大器的噪声和ADC的噪声加在一起，将发生0.00053个单位的pH值，因而，偏置差错更大。
定论
此处所示的电路是pH传感器读数的简略、精细和省电转化电路。电路通过校准后，能够完结0.5%的精度，相当于0.005个单位的pH值。因为采用了阻隔，它合适多种使用。
作者简介
Thomas Tzscheetzsch于2010年参加ADI公司，担任高档现场使用工程师。2010年至2012年，他担任支撑德国中部地区的客户群，自2012年以来，他任职于要害客户团队，为要害客户供给支撑服务。2017年重组后，他担任中欧国家IHC商场的FAE团队，担任FAE司理。
在职业生涯的开始阶段，他于1992年至1998年在一家机械制造公司任电子工程师，担任部分担任人。在哥廷根使用科学大学完结电气工程学习后，他任职于Max Planck研究院从事太阳能体系研究工作，担任硬件规划工程师。2004年至2010年，他任职于ADI公司产品经销商的现场使用工程师。
